Na zalasku sunca možete vidjeti najfantastičnije boje i bizarne slike. Ponekad vam pada na pamet misao da ako ovo nacrtate istinito, onda ljudi neće vjerovati - reći će da se to ne događa i da je umjetnik preuveličao stvarnost. Navikli smo misliti da je sve ovo fizika, sve se objašnjava lomom svjetlosti u slojevima atmosfere. No, postoje pojave na nebu koje još uvijek nemaju točno objašnjenje, a kojima se već dugo bave meteorolozi, fizičari i astronomi. Jedan takav fenomen su noćni oblaci.
Noćni oblaci. Fotografija: mygeos.com
Noktilucentni oblaci su vrlo lijepa i relativno rijetka atmosferska pojava koja se može promatrati na geografskim širinama između 43° i 65° ljeti tijekom kratkih noći, u dubokom sumraku. To su najviši oblaci u Zemljinoj atmosferi, nastaju u mezosferi na visini od oko 85 km i vidljivi su samo kad su obasjani Suncem iznad horizonta, dok su niži slojevi atmosfere u Zemljinoj sjeni. Prilično je jednostavno razlikovati mezosferske oblake od običnih niskih troposferskih oblaka: potonji su vidljivi na pozadini večernje zore kao tamni, a prvi kao svijetli, pa čak i naizgled svjetleći, jer zalazeće sunce može "osvijetliti" samo prilično "visoke" objekte.
Optička gustoća mezosfernih oblaka je zanemariva, a zvijezde često vire kroz njih. Nije iznenađujuće da se ovi oblaci promatraju uglavnom u najkraćim noćima na visokim geografskim širinama: upravo u takvim uvjetima kada sunce zađe nakratko i nedaleko iza horizonta. Zanimljivo je da se noćni oblaci kreću vrlo brzo – njihova prosječna brzina je 100 metara u sekundi.
Priroda nocilucentnih oblaka nije u potpunosti shvaćena. Noktilucentni oblaci prvi su put primijećeni 1885., dvije godine nakon erupcije vulkana Krakatoa. Pepeo koji je izbacio ovaj vulkan proizveo je tako veličanstvene zalaske sunca da je promatranje neba prije zalaska sunca postalo vrlo popularna aktivnost. Jedan od tih promatrača bio je njemački znanstvenik T.W. Backhouse, koji je primijetio tanke srebrne pruge koje su plavičasto svjetlucale na potpuno crnom nebu i opisao ih u svom članku. Privatni izvanredni profesor Moskovskog sveučilišta Vitold Karlovich Tserasky, koji je promatrao noćne oblake 12. lipnja 1885., također je primijetio da su ti oblaci, jasno vidljivi na pozadini sumračnog neba, postali potpuno nevidljivi kada su izašli izvan sumračnog segmenta neba. Nazvao ih je "noćnim svjetlećim oblacima". U početku su znanstvenici povezivali pojavu noktilucentnih oblaka s vulkanskom prašinom, no fenomen je često opažen u odsutnosti vulkanskih erupcija. V. K. Tserasky je zajedno s astronomom s Pulkovske zvjezdarnice A. A. Belopolskim, koji je u to vrijeme radio na Moskovskoj zvjezdarnici, proučavao noćne oblake i odredio njihovu visinu koja se prema njegovim opažanjima kretala od 73 do 83 km. Ovu vrijednost 3 godine kasnije potvrdio je njemački meteorolog Otto Jesse.
Godine 1926., istraživač Tunguskog meteorita L. A. Kulik predložio je meteorit-meteoritsku hipotezu o formiranju noćnih oblaka, prema kojoj su čestice meteora koje su ušle u Zemljinu atmosferu kondenzacijske jezgre vodene pare. Međutim, ova teorija nije objasnila njihovu karakterističnu finu strukturu, usporedivu s strukturom cirusa. Godine 1952. I. A. Khvostikov iznio je hipotezu, nazvanu hipoteza kondenzacije (ili hipoteza leda), prema kojoj noktilucentni oblaci imaju strukturu sličnu strukturi cirusnih oblaka koji se sastoje od kristala leda.
Nedavno je NASA potvrdila teoriju o meteorskom porijeklu noćnih oblaka. "Pronašli smo čestice "meteorskog dima" u sastavu noktilucentnih oblaka. Ovo otkriće potvrđuje teoriju da su čestice meteorske prašine jezgre oko kojih se formiraju kristali noctilucent oblaka", rekao je NASA-in znanstvenik programa AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere). James Russell sa Sveučilišta Hampton.
Svaki dan na Zemlju padne više od tone meteorske prašine. Leteći u atmosferu golemim brzinama, većina ove prašine potpuno izgori na visinama od 70-100 km, ostavljajući za sobom "dim" koji se sastoji od mikroskopskih čestica. Te čestice tvore svojevrsne centre kristalizacije, oko kojih molekule vode formiraju kristale leda. Ali za razliku od kristala koji nastaju u običnim oblacima, kristali noćnih oblaka vrlo su mali. Oko 10-100 puta finiji od kristala kišnog oblaka. To objašnjava neobičnu plavkastu nijansu noćnih oblaka, budući da mali kristali leda bolje lome svjetlost iz kraćih valnih duljina spektra - plave i ljubičaste.
Trenutačno nije potpuno jasna priroda pojave na visini od 80 km dovoljnih količina vodene pare potrebne za stvaranje noćnih oblaka. 2012. godine, nakon 5 godina rada satelita AIM, objavljena je nova hipoteza o prirodi pojave vode u mezosferi, koja bi mogla objasniti zašto su se oblaci pojavili prije 130 godina, a prije nisu bili promatrani. Prema ovoj teoriji, izvor stvaranja vode je plin metan, kojim se Zemljina atmosfera počela intenzivno obogaćivati, počevši od kraja prošlog stoljeća. Povećanje sadržaja metana u atmosferi uvelike je pospješeno industrijskim razvojem naftnih i plinskih polja, odlaganjem kućnog i industrijskog otpada itd. Što se tiče učinka staklenika, metan je desetke puta veći od ugljičnog dioksida. Ali CO 2 je teži od zraka i stoga se akumulira izravno na površini Zemlje, a biljke ga također "iskorištavaju". Metan je lakši od zraka i diže se do 10-12 km. Pritom se dio molekula metana, pod utjecajem sunčevog zračenja te atmosferskog kisika i ozona, razlaže na molekule vode, koje se pod utjecajem konvektivnih struja penju još više, do 70-80 km. Ondje se kondenziraju na meteorskoj prašini i stvaraju noćne oblake. Stoga znanstvenici vjeruju da bi noćni oblaci mogli biti svojevrsni indikatori prekomjerne akumulacije metana i kasnijeg globalnog zatopljenja zbog efekta staklenika.
Istraživanje nocilucentnih oblaka se nastavlja. "Noćni svjetleći oblaci" ili "polarni mezosferski oblaci", kako ih još nazivaju, služe kao glavni izvor informacija o kretanju zračnih masa u gornjoj atmosferi, što njihovo proučavanje čini još hitnijim i važnijim zadatkom. Upravo je to cilj projekta PoSSUM (Polar Suborbital Science in the Upper Mesosphere) koji vodi Jason Reimuller. Istraživač objašnjava: "Ideja je stvoriti laboratorij za proučavanje nocilucentnih oblaka. Govorimo o prijenosnom laboratoriju koji bi se nalazio u zrakoplovu i vršio mjerenja koja su nam potrebna tijekom suborbitalnog leta. Jedan od najvažnijih instrumenata u Ovaj laboratorij je laserski radar. Raspršivanje laserskih impulsa na molekulama ozona, dušika, kisika, argona i ugljičnog dioksida, koji su vrlo rijetki na ovoj visini, omogućit će praćenje termodinamičkih procesa koji se odvijaju u mezosferi." Projekt PoSSUM uključuje raspršivanje trimetilaluminija u mezosferu - a planira se snimanje svjetlećih oblaka ne s površine zemlje, kao što se ranije dogodilo u okviru projekta ATREX, već iz zrakoplova na visini od oko 6,5 tisuća metara.
Sadržaj članka
nocilucentni oblaci, najviše formacije oblaka u zemljinoj atmosferi, koje nastaju na visinama od 70-95 km. Također se nazivaju polarni mezosferski oblaci (PMC) ili noktilucentni oblaci (NLC). Upravo je potonji naziv, koji najtočnije odgovara njihovom izgledu i uvjetima njihova promatranja, prihvaćen kao standard u međunarodnoj praksi.
Svijetli oblaci mogu se promatrati samo u ljetnim mjesecima: na sjevernoj hemisferi u lipnju-srpnju, obično od sredine lipnja do sredine srpnja, i to samo na geografskim širinama od 45° do 70°, a u većini slučajeva od 55° do 65°. °. Na južnoj hemisferi krajem prosinca i u siječnju na širinama od 40° do 65°. U ovo doba godine i na ovim geografskim širinama Sunce se, čak ni u ponoć, ne spušta duboko ispod horizonta, a njegove klizne zrake obasjavaju stratosferu, gdje se na prosječnoj visini od oko 83 km pojavljuju noćni oblaci. U pravilu su vidljivi nisko iznad horizonta, na visini od 3° do 15° stupnjeva na sjevernom dijelu neba (za promatrače sjeverne hemisfere). Pažljivim motrenjem svake se godine primjećuju, ali ne postižu svake godine veliki sjaj.
Tijekom dana, čak i na pozadini čistog plavog neba, ovi oblaci nisu vidljivi: vrlo su tanki, "eterični". Samo ih duboki sumrak i noćna tama čine vidljivima zemaljskom promatraču. Istina, uz pomoć opreme podignute na velike visine, ti se oblaci mogu snimiti danju. Lako je vidjeti nevjerojatnu prozirnost noćnih oblaka: zvijezde su jasno vidljive kroz njih.
Za geofizičare i astronome, noćni oblaci su od velikog interesa. Uostalom, ti se oblaci rađaju u području temperaturnog minimuma, gdje je atmosfera ohlađena na –70° C, a ponekad i na –100° C. Visine od 50 do 150 km su slabo proučene, budući da se zrakoplovi i baloni ne mogu dići tamo, a umjetni Zemljini sateliti ne mogu tamo ostati dugo vremena. Stoga se znanstvenici još uvijek svađaju kako o uvjetima na tim visinama, tako i o prirodi samih noktilucentnih oblaka, koji se, za razliku od niskih troposferskih oblaka, nalaze u zoni aktivne interakcije Zemljine atmosfere s svemirom. Međuplanetarna prašina, meteorska tvar, nabijene čestice solarnog i kozmičkog podrijetla, magnetska polja neprestano su uključeni u fizikalne i kemijske procese koji se odvijaju u gornjoj atmosferi. Rezultati te interakcije promatraju se u obliku polarne svjetlosti, sjaja zraka, meteorskih pojava, promjena boje i trajanja sumraka. Ostaje za vidjeti kakvu ulogu ovi fenomeni igraju u razvoju nocilucentnih oblaka.
Noktilucentni oblaci trenutno predstavljaju jedini prirodni izvor podataka o vjetrovima na velikim visinama i kretanju valova u mezopauzi, što značajno nadopunjuje proučavanje njihove dinamike drugim metodama, poput radara tragova meteora, raketnog i laserskog sondiranja. Ogromna područja i značajan životni vijek takvih polja oblaka pružaju jedinstvenu priliku za izravno određivanje parametara atmosferskih valova različitih vrsta i njihove vremenske evolucije.
Zbog geografskih obilježja ovog fenomena, noćni oblaci se uglavnom proučavaju u sjevernoj Europi, Rusiji i Kanadi. Ruski znanstvenici dali su i daju vrlo značajan doprinos ovom poslu, a značajnu ulogu igraju kvalificirana zapažanja do kojih su došli znanstveni entuzijasti.
Otkriće nocilucentnih oblaka.
Neke reference na noćne svjetleće oblake nalaze se u djelima europskih znanstvenika 17. i 18. stoljeća, ali su fragmentarne i nejasne. Vrijeme otkrića nocilucentnih oblaka smatra se lipnjem 1885. godine, kada su ih primijetili deseci promatrača u različitim zemljama. Otkrivačima ovog fenomena smatraju se T. Backhouse (T.W. Backhouse), koji ih je promatrao 8. lipnja u Kissingenu (Njemačka), i astronom Moskovskog sveučilišta Witold Karlovich Tserasky, koji ih je samostalno otkrio i prvi put promatrao na navečer 12. lipnja (novi stil). Sljedećih je dana Tserasky, zajedno s poznatim pulkovskim astrofizičarom A. A. Belopolskim, koji je tada radio na Moskovskoj zvjezdarnici, detaljno proučavao nocilucentne oblake i prvi put odredio njihovu visinu, dobivši vrijednosti od 73 do 83 km, potvrdio je 3 godine kasnije njemački meteorolog Otto Jesse (O. Jesse).
Noćni svjetleći oblaci ostavili su veliki dojam na Tseraskyja: „Ti su oblaci jarko sjali na noćnom nebu čistim, bijelim, srebrnastim zrakama, s blagom plavičastom nijansom, poprimajući žutu, zlatnu nijansu u neposrednoj blizini horizonta. Bilo je slučajeva kada su stvarali svjetlo, zidovi zgrada su bili vrlo vidljivo osvijetljeni, a nejasno vidljivi predmeti oštro strše. Ponekad su oblaci tvorili slojeve ili slojeve, ponekad su izgledali poput nizova valova ili su nalikovali pješčanom sprudu prekrivenom valovima ili valovitim nepravilnostima... Ovo je tako briljantan fenomen da je apsolutno nemoguće steći predodžbu o njemu bez crteža i detaljnog prikaza. opis. Neke duge, blistave srebrne pruge, koje prelaze ili su paralelne s horizontom, mijenjaju se prilično sporo i toliko su oštre da se mogu zadržati u vidnom polju teleskopa.”
Promatranje nocilucentnih oblaka.
Treba imati na umu da se noćni oblaci mogu promatrati s površine Zemlje samo u dubokom sumraku, na pozadini gotovo crnog neba i, naravno, u nedostatku nižih, troposferskih oblaka. Potrebno je razlikovati nebo sumraka od neba zore. Zore se promatraju u razdoblju ranog građanskog sumraka, kada se središte Sunčevog diska spušta ispod horizonta promatrača na dubinu od 0° do 6°. Pritom sunčeve zrake obasjavaju cijelu debljinu slojeva donje atmosfere i donji rub troposferskih oblaka. Zoru karakterizira bogat izbor svijetlih boja.
U drugoj polovici građanskog sumraka (dubina Sunca 3–6°), zapadni dio neba još uvijek ima prilično jarko osvjetljenje zore, ali u susjednim područjima nebo već poprima duboke tamnoplave i plavo-zelene nijanse. Područje najveće svjetline neba u tom razdoblju naziva se segment sumraka.
Najpovoljniji uvjeti za otkrivanje nocilucentnih oblaka stvaraju se u razdoblju navigacijskog sumraka, kada Sunce zaroni ispod horizonta za 6-12° (krajem lipnja u srednjim geografskim širinama to se događa 1,5-2 sata prije prave ponoći). U ovom trenutku Zemljina sjena prekriva donje, najgušće, prašnjave slojeve atmosfere, a osvijetljeni su samo rijetki slojevi, počevši od mezosfere. Sunčeva svjetlost raspršena u mezosferi stvara slabašni sjaj na nebu u sumrak; Na toj pozadini lako se detektira sjaj nocilucentnih oblaka koji privlače pozornost čak i slučajnih svjedoka. Različiti promatrači definiraju njihovu boju kao biserno-srebrnu s plavičastom nijansom ili plavo-bijelu.
U sumrak, boja nocilucentnih oblaka djeluje neobično. Ponekad se čini da oblaci fosforesciraju. Po njima se kreću jedva primjetne sjene. Određena područja polja oblaka postaju znatno svjetlija od drugih. Nakon nekoliko minuta, susjedna područja mogu izgledati svjetlije.
Unatoč činjenici da je brzina vjetra u stratosferi 100–300 m/s, velika visina noćnih oblaka čini ih gotovo nepomičnima u vidnom polju teleskopa ili kamere. Stoga je prve fotografije ovih oblaka dobio Jesse još 1887. godine. Nekoliko skupina istraživača diljem svijeta sustavno proučava noćne oblake i na sjevernoj i na južnoj hemisferi. Proučavanje noćnih oblaka, kao i drugih prirodnih fenomena koje je teško predvidjeti, uključuje široku uključenost znanstvenih entuzijasta. Svaki prirodoslovac, bez obzira na svoju glavnu profesiju, može pridonijeti prikupljanju činjenica o ovom izuzetnom atmosferskom fenomenu. Visokokvalitetna fotografija nocilucentnih oblaka može se dobiti jednostavnom amaterskom kamerom. Na primjer, možete koristiti kameru Zenit sa standardnim objektivom Helios-44; s otvorom blende 2,8–3,5 i osjetljivošću filma 100–200 jedinica. GOST preporučuje brzine zatvarača od 2–3 do 10–15 sekundi. Vrlo je važno da se fotoaparat ne trese tijekom ekspozicije; Za to je preporučljivo koristiti pouzdan stativ, ali u ekstremnim slučajevima dovoljno je pritisnuti fotoaparat rukom na okvir prozora, drvo ili kamen; Prilikom otpuštanja zatvarača, obavezno koristite sajlu.
Kako bi dobivene slike bile ne samo estetski zanimljive, već imale i znanstveno značenje i dale materijal za naknadnu analizu, potrebno je precizno zabilježiti okolnosti snimanja (vrijeme, parametre opreme i fotomaterijala), te također koristiti najjednostavnije uređaje: svjetlosne filtre, polarizacijske filtre, zrcalo za određivanje brzine kretanja kontrastnih detalja oblaka.
Po izgledu, noktilucentni oblaci imaju neke sličnosti s visokim cirusima. Kako bi se opisali strukturni oblici nocilucentnih oblaka tijekom njihova vizualnog promatranja, razvijena je međunarodna morfološka klasifikacija:
Tip I. Fleur, najjednostavnija, ujednačena forma, ispunjava prostor između složenijih, kontrastnih detalja i ima maglovitu strukturu i slabašni nježni bijeli sjaj s plavičastom nijansom.
Vrsta II. Pruge nalik uskim potocima, kao da ih nose zračne struje. Često se nalaze u skupinama od nekoliko, međusobno paralelnih ili isprepletenih pod blagim kutom. Pruge se dijele u dvije skupine - zamućene (II-a) i oštro definirane (II-b).
Vrsta III. Valovi se dijele u tri skupine. Jakobove kapice (III-a) - područja s čestim rasporedom uskih, oštro definiranih paralelnih pruga, poput laganih valova na površini vode s malim naletom vjetra. Grebeni (III-b) imaju uočljivije znakove valovitosti; udaljenost između susjednih grebena je 10-20 puta veća nego kod jakobovih kapica. Valoviti zavoji (III-c) nastaju kao rezultat zakrivljenosti površine oblaka, koju zauzimaju drugi oblici (pruge, grebeni).
Vrsta IV. Vrtlozi se također dijele u tri skupine. Vrtlozi malog radijusa (IV-a): od 0,1° do 0,5°, t.j. ne veći od Mjesečevog diska. Savijaju ili potpuno uvijaju pruge, češljeve, a ponekad i šiške, tvoreći prsten s tamnim prostorom u sredini, koji podsjeća na lunarni krater. Vrtlozi u obliku jednostavnog zavoja jedne ili više pruga od glavnog smjera (IV-b). Snažne vrtložne emisije "svjetleće" tvari daleko od glavnog oblaka (IV-c); Ovu rijetku formaciju karakterizira brza varijabilnost oblika.
Zona maksimalne učestalosti opažanja nocilucentnih oblaka na sjevernoj hemisferi nalazi se na geografskoj širini 55–58°. Mnogi veliki gradovi Rusije spadaju u ovaj pojas: Moskva, Jekaterinburg, Iževsk, Kazan, Krasnojarsk, Nižnji Novgorod, Novosibirsk, Čeljabinsk itd., i samo nekoliko gradova u sjevernoj Europi i Kanadi.
Svojstva i priroda nocilucentnih oblaka.
Visinski raspon na kojem nastaju noćni oblaci općenito je prilično stabilan (73–95 km), no u nekim se godinama sužava na 81–85 km, a ponekad se proširuje na 60–118 km. Često se polje oblaka sastoji od nekoliko prilično uskih slojeva. Glavni razlog sjaja oblaka je njihovo raspršivanje sunčeve svjetlosti, no moguće je da i učinak luminiscencije pod utjecajem ultraljubičastih zraka Sunca igra određenu ulogu.
Prozirnost nocilucentnih oblaka je izuzetno visoka: tipično polje oblaka blokira samo oko 0,001% svjetlosti koja prolazi kroz njega. Priroda raspršivanja sunčeve svjetlosti noćnim oblacima omogućila je utvrđivanje da se radi o nakupinama čestica veličine 0,1–0,7 mikrona. Izražene su različite hipoteze o prirodi ovih čestica: pretpostavljalo se da bi to mogli biti kristali leda, male čestice vulkanske prašine, kristali soli u ledenom "ogrtaču", kozmička prašina, čestice meteorskog ili kometnog podrijetla.
Svijetli noktilucentni oblaci, prvi put primijećeni 1885. – 1892. i očito prije nisu primijećeni, sugerirali su da je njihova pojava povezana s nekim snažnim katastrofalnim procesom. Takav fenomen bila je erupcija vulkana Krakatoa u Indoneziji 27. kolovoza 1883. Bila je to zapravo kolosalna eksplozija s energijom jednakom eksploziji dvadeset hidrogenskih bombi (20 Mt TNT). U atmosferu je bačeno oko 35 milijuna tona vulkanske prašine, koja se uzdiže do visine od 30 km, i ogromna masa vodene pare. Nakon eksplozije Krakatoe uočene su optičke anomalije: svijetle zore, smanjenje prozirnosti atmosfere, polarizacijske anomalije, Bishopov prsten (smeđe-crvena kruna oko Sunca s vanjskim kutnim polumjerom od oko 22° i širinom od 10°; nebo unutar prstena je svijetlo s plavičastom nijansom). Te su anomalije trajale oko dvije godine, postupno su slabile, a tek potkraj tog razdoblja pojavili su se nocilucentni oblaci.
Hipotezu o vulkanskoj prirodi nocilucentnih oblaka prvi je iznio njemački istraživač W. Kohlrausch 1887. godine; smatrao ih je kondenziranom vodenom parom koja se oslobađa tijekom erupcije. Jesse je 1888.–1890. razvio ovu ideju, vjerujući da to nije voda, već neki nepoznati plin (možda vodik) koji je izbacio vulkan i zamrznuo u male kristale. Pretpostavlja se da vulkanska prašina također igra ulogu u stvaranju noćnih oblaka služeći kao jezgre za kristalizaciju vodene pare.
Postupno prikupljanje podataka promatranja pružilo je činjenice koje su jasno govorile protiv vulkanske hipoteze. Analiza svjetlosnih anomalija nakon velikih vulkanskih erupcija (Mont Pele, 1902.; Katmai, 1912.; Cordillera, 1932.) pokazala je da su samo u rijetkim slučajevima bile popraćene pojavom noktilucentnih oblaka; najvjerojatnije su to bile slučajne slučajnosti. Trenutno je vulkanska hipoteza, koja je početkom 20.st. smatra općeprihvaćenim i čak je prodro u udžbenike meteorologije, ima samo povijesno značenje.
Pojava meteorske hipoteze o podrijetlu noćnih oblaka također je povezana s grandioznim prirodnim fenomenom - Tunguskom katastrofom 30. lipnja 1908. Sa stajališta promatrača, među kojima su bili vrlo iskusni astronomi i meteorolozi (V. Denning , F. Bush, E. Esclangon, M. Wolf, F. Arkhengold, D.O. Svyatsky, itd.), ovaj se fenomen očitovao uglavnom kao razne optičke anomalije uočene u mnogim europskim zemljama, u europskom dijelu Rusije i zapadnom Sibiru, desno do Krasnojarska. Uz svijetle zore i “bijele noći” koje su se javljale na mjestima gdje ih inače nema ni krajem lipnja, mnogi promatrači zabilježili su pojavu noćnoprozirnih oblaka. Međutim, 1908. nitko od očevidaca optičkih anomalija i svjetlećih oblaka nije znao ništa o Tunguskom meteoritu. Podaci o njemu pojavili su se u tisku tek 15-ak godina kasnije.
Godine 1926. ideju o povezanosti ovih dvaju fenomena neovisno su izrazili prvi istraživač mjesta katastrofe u Tunguski, L. A. Kulik i meteorolog L. Apostolov. Leonid Aleksejevič Kulik detaljno je razvio svoju hipotezu, predlažući vrlo specifičan mehanizam za nastanak noćnoprozirnih oblaka. Vjerovao je da ne samo veliki meteoriti, već i obični meteori, koji se potpuno uruše na visinama od 80-100 km, isporučuju svoje proizvode sublimacije u mezosferu, koji se potom kondenziraju u čestice najfinije prašine koje tvore oblake.
Godine 1930. slavni američki astronom H. Shapley, a 1934., neovisno o njemu, engleski meteorolog F. J. Whipple (ne brkati s američkim astronomom F. L. Whippleom) iznijeli su hipotezu da je Tunguski meteorit jezgra malog kometa s rep prašine. Prodor tvari iz repa u zemljinu atmosferu doveo je, po njihovom mišljenju, do pojave optičkih anomalija i pojave nocilucentnih oblaka. Međutim, ideju da je uzrok optičkih anomalija iz 1908. prolazak Zemlje kroz oblak kozmičke prašine iznio je još 1908. jedan od očevidaca “svijetlih noći” tog razdoblja, F. de Roy, koji naravno nisu ništa znali o Tunguskom meteoritu.
U narednim godinama, hipotezu o meteorima podržali su i razvili mnogi astronomi, pokušavajući uz pomoć nje objasniti opažene značajke noćnih oblaka - njihovu morfologiju, geografsku širinu i vremensku distribuciju, optička svojstva itd. Ali hipoteza o meteorima u svom čistom obliku nije se uspjela nositi s tim zadatkom, a od 1960. godine njezin razvoj je praktički prestao. Ali uloga meteorskih čestica kao jezgri kondenzacije i rasta kristala leda koji čine noćne oblake još uvijek je neosporna.
Sama hipoteza o kondenzaciji (ledu) samostalno se razvijala od 1917. godine, ali dugo nije imala dovoljno eksperimentalnih temelja. Godine 1925. njemački geofizičar A. Wegener, na temelju ove hipoteze, izračunao je da bi za kondenzaciju pare u kristale leda na visini od 80 km temperatura zraka trebala biti oko –100 ° C; kako se pokazalo tijekom raketnih eksperimenata 30 godina kasnije, Wegener se pokazao vrlo blizu istini. Od 1950. godine, u radovima V.A.Bronštena, I.A.Khvostikova i drugih, razvijena je hipoteza meteorske kondenzacije noktilucentnih oblaka; u njoj meteorske čestice imaju ulogu kondenzacijskih jezgri bez kojih je stvaranje kapljica i kristala iz pare u atmosferi iznimno otežano. Ova hipoteza djelomično se temelji na rezultatima raketnih eksperimenata, tijekom kojih su mikroskopske krute čestice sa smrznutim "kaputom" na njima prikupljene na visinama od 80-100 km; kada su rakete lansirane u zonu promatranih noćna oblaka, pokazalo se da je broj takvih čestica stotinu puta veći nego u odsutnosti oblaka.
Uz spomenute “klasične” hipoteze, postavljaju se i druge, manje tradicionalne; Razmatrana je povezanost nocilucentnih oblaka sa Sunčevom aktivnošću, s aurorama i drugim geofizičkim fenomenima. Na primjer, smatra se da je izvor vodene pare u mezosferi reakcija atmosferskog kisika s protonima sunčevog vjetra (hipoteza o "solarnoj kiši"). Jedna od najnovijih hipoteza povezuje noćne oblake s nastankom ozonskih rupa u stratosferi. Područje formiranja ovih oblaka sve se aktivnije proučava u vezi sa svemirskim i stratosferskim transportom: s jedne strane, lansiranja snažnih raketa s motorima vodik-kisik služe kao važan izvor vodene pare u mezosferi i potiču stvaranje oblaka, a s druge strane, pojava oblaka u ovom području stvara probleme prilikom vraćanja letjelica na Zemlju. Potrebno je stvoriti pouzdanu teoriju o nocilucentnim oblacima, koja bi omogućila predviđanje, pa čak i kontrolu ovog prirodnog fenomena. Ali još uvijek su mnoge činjenice na ovom području nepotpune i proturječne.
Vladimir Surdin
Noktilucentni oblaci, koji se formiraju gotovo na granici zemljine atmosfere i svemira, što uvelike otežava njihovo proučavanje, još uvijek čuvaju mnoge tajne o svojoj prirodi i podrijetlu.
Prvi dokumentirani dokazi o opažanju nocilucentnih oblaka nalaze se u astronomskim radovima znanstvenika iz Starog svijeta. Ti zapisi potječu iz sredine 17. stoljeća i karakterizira ih izrazita oskudnost, nesustavnost i kontradiktornost činjenica. Tek u ljeto 1885. ovaj čudni fenomen privukao je pažnju nekoliko astronoma iz različitih zemalja sjeverne hemisfere. Čast otkrivanja neobičnih oblaka na temelju rezultata neovisnih promatranja podijelili su ruski znanstvenik V. K. Tserasky i njemački znanstvenik T. W. Backhouse. Bio je to domaći astronom koji je najodgovornije pristupio proučavanju novog fenomena u znanosti. Uspio je odrediti približnu udaljenost do granica manifestacije jedinstvenog atmosferskog procesa (oko 80 km) i zanemarivu optičku gustoću tih formacija. Tijekom sljedeće tri godine, noctilucentne oblake proučavao je još jedan njemački znanstvenik, Otto Jesse. On je potvrdio podatke do kojih je došao Tserasky i dao novootkrivenom fenomenu današnji naziv.
Opće informacije
Noktilucentni (noćni svjetleći, polarni mezomorfni) oblaci rekorderi su zemljine atmosfere, visina njihovog formiranja varira između 70-95 km. Stvaranje fenomena ove vrste moguće je samo u područjima stratosfere s minimalnim temperaturnim režimima u rasponu od -70 do -120°C. Vrijeme pojave nocilucentnih oblaka je večer i predzorni sumrak. Zonske značajke u kojima se odvijaju procesi njihovog formiranja već dugi niz godina čine praktički nemogućim dobivanje objektivnih informacija o ovom nevjerojatnom atmosferskom fenomenu. Dodatni negativni čimbenici uključivali su blizinu svemira, prodiranje čestica meteorske tvari i međuzvjezdane prašine, djelovanje magnetskih polja, razne fizikalne i kemijske reakcije te ovisnost promatranja o položaju Zemlje i dobu dana. Osim toga, pokazalo se da je visina noćnih oblaka u mezosferi teško dostupna za mnoge moderne letjelice (previsoka za avione, niska za satelite). Danas proučavanjem i istraživanjem jedinstvenog fenomena dominiraju predstavnici geofizičkih i astronomskih pravaca u znanosti.
Svojstva i vrste
Online slika nocilucentnih oblaka sa satelita AIM
Osnovu noćnih oblaka čine kristali smrznute vlage koja se kondenzira i zatim stvara ledeni omotač oko mikroskopskih čestica (0,1-0,7 mikrona) zemaljskog ili kozmičkog podrijetla. To objašnjava maksimalnu transparentnost takvih formacija, koje blokiraju samo tisućiti dio svjetlosnog toka.
Zvijezde su jasno vidljive kroz noćne oblake. Jezgra kristala mogu biti nevidljivi fragmenti meteorske ili kometne tvari, vulkanske ili međuplanetarne prašine, smrznute čestice vodene pare. Od otkrića ovog fenomena znanstvenici su iznosili različite pretpostavke o njegovim uzrocima i porijeklu. Hipoteze su se razvijale na sljedeći način: vulkanska (od 1887.), meteorska (od 1926.), kondenzacijska (od 1950.). Povremeno su se pojavljivale i druge teorije koje su pokušavale objasniti atmosferski fenomen uz pomoć raznih geofizičkih fenomena, ali nisu dobile podršku u znanstvenim krugovima.
Noktilucentni oblaci imaju raznoliku strukturu, na temelju koje se prema ovim karakteristikama klasificiraju u nekoliko vrsta:
- Fleur– najprimitivniji oblik, karakteriziran zamućenom strukturom i mutnim bjelkastim sjajem.
- Pruge– redati u male paralelne ili isprepletene linije, koje podsjećaju na mlaznice. Mogu biti oštro definirane ili zamagljene.
- Valovi- vizualno vrlo sličan površini vode iskrivljenoj malim valovima. Dijele se u 3 podvrste.
- Vrtlozi– predstavljaju tordirane prstenaste kovitlace s tamnim središnjim dijelom. Na temelju polumjera i složenosti strukture razlikuju se 3 podskupine, od kojih posljednja uključuje najrjeđu pojavu - oblake koji nalikuju svjetlećoj tvari koja se raspršuje od eksplozije.
Danas su nocilucentni oblaci jedinstvene i jedinstvene formacije koje nose znanstveno važne informacije o procesima koji se odvijaju u mezopauzi. Istraživanja ovog fenomena provode se metodama raketnog, laserskog i radarskog sondiranja, čime se dobivaju nove informacije o atmosferskim valovima, vjetrovima na velikim visinama i procesima koji utječu na njihove vremenske promjene.
Galerija slika
Uvjeti i vrijeme promatranja
Tijekom dnevnih sati malo je vjerojatno da će se na nebu naći i vidjeti noćni oblaci. Njihovo vrijeme je tamno, vedro nebo u dubokoj večeri ili predvečernji sumrak, kada se zemaljska zvijezda spušta 6-12° ispod horizonta. U tom razdoblju sunčeve zrake prestaju osvjetljavati donje atmosferske mase, nastavljajući svoj utjecaj na gornje razrijeđene regije: stratosferu i mezosferu. Pozadina stvorena u takvim uvjetima optimalna je za promatranje ljepote nocilucentnih oblaka. Unatoč značajnoj snazi vjetra na velikim visinama, formirani objekti su prilično statični, što ih čini lakšim za proučavanje i fotografiranje, stvarajući izvrsnu priliku za ispitivanje svih detalja rijetkog fenomena. Stanovnici i južne i sjeverne hemisfere mogu uživati u fantastičnim oblicima i bojama noćnih oblaka. Za prve je to moguće u siječnju-veljači na 40°-65° geografske širine, za druge - lipanj-srpanj, 45°-70°. Najmoguće mjesto za pojavu objekata je sjeverni dio neba na visini iznad horizonta od 3 do 15 stupnjeva.
Putovanje nocilucentnih oblaka na nebu iznad Bjelorusije u ljeto 2013!
Prve kvalitetne fotografije nocilucentnih oblaka dobio je njemački znanstvenik Otto Jesse davne 1887. godine.
Jedinstvene atmosferske formacije ove vrste vrlo je teško razlikovati od njihovih pernatih kolega, tako da povremeno nastaje zbunjenost među ljubiteljima nebeskih svjetlosnih predstava o ovom pitanju.
Za stanovnike Rusije optimalno područje za promatranje ovog zanimljivog fenomena bit će geografske širine od 55° do 58°.
Na našoj hemisferi proučavanje i istraživanje nocilucentnih oblaka dostupno je samo astronomima i meteorolozima iz Ruske Federacije, Kanade i sjeverne Europe. Štoviše, najveći doprinos otkrićima u ovom području ne pripada profesionalnim znanstvenicima, već amaterima.
Visinski raspon u kojem se odvijaju procesi formiranja fenomena neobjašnjivo se može sabiti na 80-85 km, a zatim se proširiti na 60-120 km.
Glavni razlog šarenog sjaja noćnih oblaka je učinak raspršenja ultraljubičastog spektra sunčeve svjetlosti.
Do 2007. NASA-ini stručnjaci razvili su i pokrenuli projekt AIM. Misiju je činio satelit čija oprema bilježi glavne procese koji se odvijaju u mezosferi našeg planeta. Visokoprecizni instrumenti proširili su znanje o kemijskom sastavu noćnih oblaka analizom i mjerenjem kristala leda, molekula plina i čestica kozmičke prašine.
Predavanje O.S. Ugoljnikov o nocilucentnim oblacima
Pogled u oblak
Noktilucentni oblaci (također poznati kao mezosferni oblaci) rijedak su fenomen koji se obično opaža tijekom ljetnih mjeseci na geografskim širinama između 50° i 60° (sjeverna i južna geografska širina). Kao samostalan fenomen istaknuo V.K. Tserasky. Proučavanje nocilucentnih oblaka proveo je V.V. Šaronov.
Kao atmosferski optički fenomen, noktilucentni oblaci su oblaci koji svijetle srebrnastom bojom različitih bizarnih oblika, promatrani u sumrak. Ne opaža se tijekom dana.
Mezosferski oblaci su najviši oblaci u Zemljinoj atmosferi; nastaju u mezosferi na visini od oko 85 km, a vidljive su samo kad su obasjane suncem iznad horizonta, dok su niži slojevi atmosfere u zemljinoj sjeni; danju se ne vide. Štoviše, njihova je optička gustoća toliko beznačajna da kroz njih često vire zvijezde. Noktilucentni oblaci nisu u potpunosti proučeni. Pretpostavlja se da se sastoje od vulkanske ili meteorske prašine, ali se prema podacima sa satelita UARS zna da se uglavnom sastoje od vodenog leda. Ovo je relativno mlad fenomen - prvi put su zabilježeni 1885. godine, nedugo nakon erupcije Krakatoe, i bilo je nagađanja. Proučavani su sa zemlje i iz svemira, kao i raketnim sondama; oni su vrlo visoki za stratosferske balone. Satelit AIM, lansiran u travnju 2007., proučava noćne oblake iz orbite. Važno je napomenuti da su noćni oblaci jedan od glavnih izvora informacija o kretanju zračnih masa u gornjim slojevima atmosfere. Noktilucentni oblaci kreću se izuzetno brzo u gornjim slojevima atmosfere – njihova prosječna brzina je oko 100 metara u sekundi. Dosta ljudi fotografira noćne oblake. Na astronomskim forumima postoje odjeljci u kojima promatrači dijele svoje fotografije.
Struktura nocilucentnih oblaka
Godine 1955. N.I. Grishin je predložio morfološku klasifikaciju oblika noktilucentnih oblaka. Kasnije je postala međunarodna klasifikacija. Kombinacija različitih oblika nocilucentnih oblaka formirala je sljedeće glavne vrste:- Tip I. Fleur, najjednostavniji, ravnomjerniji oblik, koji ispunjava prostor između složenijih, kontrastnih detalja i ima maglovitu strukturu i slab, mekani bijeli sjaj s plavičastom nijansom.
- Vrsta II. Pruge nalik uskim potocima, kao da ih nose zračne struje. Često se nalaze u skupinama od nekoliko, međusobno paralelnih ili isprepletenih pod blagim kutom. Pruge se dijele u dvije skupine - zamućene (II-a) i oštro definirane (II-b).
- Vrsta III. Valovi se dijele u tri skupine. Jakobove kapice (III-a) - područja s čestim rasporedom uskih, oštro definiranih paralelnih pruga, poput laganih valova na površini vode s malim naletom vjetra. Grebeni (III-b) imaju uočljivije znakove valovitosti; udaljenost između susjednih grebena je 10-20 puta veća nego kod jakobovih kapica. Valoviti zavoji (III-c) nastaju kao rezultat zakrivljenosti površine oblaka, koju zauzimaju drugi oblici (pruge, grebeni).
- Vrsta IV. Vrtlozi se također dijele u tri skupine. Vrtlozi malog radijusa (IV-a): od 0,1° do 0,5°, t.j. ne veći od Mjesečevog diska. Savijaju ili potpuno uvijaju pruge, češljeve, a ponekad i šiške, tvoreći prsten s tamnim prostorom u sredini, koji podsjeća na lunarni krater. Vrtlozi u obliku jednostavnog zavoja jedne ili više pruga od glavnog smjera (IV-b). Snažne vrtložne emisije "svjetleće" materije od glavne
Noktilucentni oblaci su najviše formacije oblaka u zemljinoj atmosferi, a pojavljuju se na visinama od 70-95 km. Također se nazivaju polarni mezosferski oblaci (PMC) ili noktilucentni oblaci (NLC). To su lagani, prozirni oblaci koji su ponekad vidljivi na tamnom nebu u ljetnoj noći na srednjim i visokim geografskim širinama.
"Ti su oblaci jarko sjali na noćnom nebu čistim, bijelim, srebrnastim zrakama, s blagom plavičastom nijansom, poprimajući žutu, zlatnu nijansu u neposrednoj blizini horizonta" - ovako Vitold Karlovich TSERASKY opisuje noćne svjetleće oblake , koji ih je prvi put primijetio 12. lipnja 1885. u Moskvi.
Noktilucentni oblaci nastaju u gornjim slojevima atmosfere, na visinama od 80-90 km i obasjani su Suncem koje je plitko palo ispod horizonta (dakle, na sjevernoj hemisferi se opažaju na sjevernom dijelu neba, a na južnoj hemisferi – u južnoj). Za njihov nastanak potrebna je kombinacija tri faktora: dovoljna količina vodene pare; vrlo niska temperatura; prisutnost sitnih čestica prašine na kojima se kondenzira vodena para pretvarajući se u kristale leda.
Tijekom stvaranja noćnih oblaka središta kondenzacije vlage vjerojatno su čestice meteoritske prašine. Sunčeva svjetlost raspršena sitnim kristalima leda daje oblacima karakterističnu plavkasto-plavu boju. Zbog svoje velike nadmorske visine, noktilucentni oblaci svijetle samo noću, raspršujući sunčevu svjetlost koja ih pada ispod horizonta. Tijekom dana, čak i na pozadini čistog plavog neba, ovi oblaci nisu vidljivi: vrlo su tanki, "eterični". Samo ih duboki sumrak i noćna tama čine vidljivima zemaljskom promatraču. Istina, uz pomoć opreme podignute na velike visine, ti se oblaci mogu snimiti danju. Lako je vidjeti nevjerojatnu prozirnost noćnih oblaka: zvijezde su jasno vidljive kroz njih.
Noktilucentni oblaci mogu se promatrati samo u ljetnim mjesecima na sjevernoj hemisferi u lipnju-srpnju, obično od sredine lipnja do sredine srpnja, i to samo na geografskim širinama od 45 do 70 stupnjeva, a u većini slučajeva češće su vidljivi na geografskim širinama od 55 do 65 stupnjeva. Na južnoj hemisferi opažaju se krajem prosinca iu siječnju na geografskim širinama od 40 do 65 stupnjeva. U ovo doba godine i na ovim geografskim širinama Sunce se, čak ni u ponoć, ne spušta duboko ispod horizonta, a njegove klizne zrake obasjavaju stratosferu, gdje se na prosječnoj visini od oko 83 km pojavljuju noćni oblaci. U pravilu su vidljivi nisko iznad horizonta, na nadmorskoj visini od 3-10 stupnjeva na sjevernom dijelu neba (za promatrače na sjevernoj hemisferi). Pažljivim motrenjem svake se godine primjećuju, ali ne postižu svake godine veliki sjaj.
Do danas u znanstvenoj zajednici ne postoji konsenzus o podrijetlu noćnih oblaka. Činjenica da je ovaj atmosferski fenomen primijećen tek 1885. godine mnoge je znanstvenike navela na pomisao da je njihova pojava povezana sa snažnim katastrofalnim procesom na Zemlji – erupcijom vulkana Krakatoa u Indoneziji 27. kolovoza 1883. godine, kada je oko 35 milijuna tona vulkanske prašine i ogromne mase vodene pare. Izražene su i druge hipoteze: meteorska, hipoteza koju je napravio čovjek, hipoteza o "solarnoj kiši" itd. Ali do sada su mnoge činjenice u ovom području nepotpune i kontradiktorne, tako da noćni oblaci i dalje predstavljaju uzbudljiv problem za mnoge prirodoslovce.
“Astronomija za sve” zajednički je odjel ROSCOSMOS-a i Moskovskog planetarija (www.planetarium-moscow.ru). Govori o Sunčevom sustavu i njegovim objektima, astronomskim fenomenima i zanimljivim podacima o beskrajnom svemiru. Novosti o astronomiji pratite na službenim web stranicama i stranicama ROSCOSMOS-a i Moskovskog planetarija na svim popularnim društvenim mrežama (hashtag #AstronomyForEveryone). Mi smo ZA popularizaciju astronomije i oživljavanje interesa za znanost!
